競(jìng)賽項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的軟件工程課程教學(xué)改革探索

張 程，古 平，劉慧君

（重慶大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，重慶 400030）

0 引 言

軟件工程課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方向的核心專(zhuān)業(yè)課程，主要從基本原理、開(kāi)發(fā)方法、開(kāi)發(fā)工具等幾個(gè)方面講述軟件開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課程。然而，在軟件工程課程實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，其教學(xué)效果并不令人滿(mǎn)意，教與學(xué)的付出和收獲沒(méi)有成正比，難以實(shí)現(xiàn)該課程的教學(xué)目的和預(yù)期教學(xué)效果，尤其是學(xué)生對(duì)于理論教學(xué)內(nèi)容的掌握和理解，往往低于預(yù)期。如何提高學(xué)生對(duì)軟件工程知識(shí)點(diǎn)的理解能力和運(yùn)用能力，是軟件工程課程任課教師一直努力和關(guān)注的方向。

1 軟件工程課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 理論教學(xué)知識(shí)點(diǎn)更新快，內(nèi)容多

軟件工程是一門(mén)理論性、實(shí)踐性和工程性都很強(qiáng)的課程。新技術(shù)、新理論的不斷提出，使得軟件工程知識(shí)點(diǎn)急劇膨脹，內(nèi)容多，更新快[1]。一方面，授課教師在兼顧課時(shí)的同時(shí)要更新和補(bǔ)充更多的教學(xué)內(nèi)容；另一方面，學(xué)生連續(xù)接受幾種不同的開(kāi)發(fā)思想和方法，對(duì)于各種方法之間的利弊和取舍難以真正把握，給學(xué)生真正學(xué)會(huì)和運(yùn)用軟件工程的方法和技術(shù)帶來(lái)困擾[2]。

1.2 案例式教學(xué)效果未達(dá)預(yù)期

案例式教學(xué)是當(dāng)前軟件工程課堂教學(xué)的一個(gè)重要手段[3]，但是案例式教學(xué)在軟件工程課程教學(xué)中的局限性主要體現(xiàn)在案例的選擇上。一類(lèi)是簡(jiǎn)單易懂的案例，如圖書(shū)管理系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)；另一類(lèi)是典型的真實(shí)案例，如清單類(lèi)App、項(xiàng)目管理類(lèi)App甚至支付寶等。學(xué)生對(duì)于簡(jiǎn)單易懂的案例能夠理解，卻無(wú)法與自己的實(shí)踐項(xiàng)目建立對(duì)應(yīng)關(guān)系或轉(zhuǎn)換。真實(shí)案例與知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)性或緊密程度不佳，且外部影響因素多，因此給學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)帶來(lái)困惑。

1.3 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)效果有待提升

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)也是近幾年廣泛采用的教學(xué)手段[4-9]，但是很多學(xué)生為確保好成績(jī)，會(huì)選擇一些簡(jiǎn)單、易于開(kāi)發(fā)的管理類(lèi)項(xiàng)目，而在未來(lái)的實(shí)際應(yīng)用中幾乎不會(huì)有同等難度層次的類(lèi)似開(kāi)發(fā)。同時(shí)，管理類(lèi)項(xiàng)目也限制了授課教師在知識(shí)點(diǎn)講授過(guò)程中的全面性和應(yīng)用性，給學(xué)生造成軟件工程課程的知識(shí)技能僅適用于管理類(lèi)軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的印象，而一旦面對(duì)其他類(lèi)型軟件開(kāi)發(fā)，就不知道如何應(yīng)用課程知識(shí)和技術(shù)予以解決處理。

1.4 研討式教學(xué)內(nèi)容需增強(qiáng)代入感

研討式教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在研討時(shí)常常是對(duì)研討內(nèi)容的表面論述和泛泛而談，缺乏深刻理解。以“阿里云存儲(chǔ)技術(shù)”研討為例，參與研討的學(xué)生通過(guò)阿里云網(wǎng)站、知乎等收集素材和信息，對(duì)其對(duì)象存儲(chǔ)、表格存儲(chǔ)、塊存儲(chǔ)、文件存儲(chǔ)等進(jìn)行分類(lèi)介紹，而對(duì)更有意義的存儲(chǔ)對(duì)比、適用性選擇等幾乎未涉及。這樣的研討效果遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到題目設(shè)計(jì)的要求，一個(gè)重要原因就是學(xué)生對(duì)題目涉及內(nèi)容沒(méi)有切身體驗(yàn)，無(wú)法深刻理解題目?jī)?nèi)容。

1.5 實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)脫節(jié)嚴(yán)重

軟件工程課程實(shí)踐通常在學(xué)期末以課程設(shè)計(jì)方式進(jìn)行，多門(mén)課程的課程設(shè)計(jì)都集中在這一階段，壓縮了軟件工程課程設(shè)計(jì)的可用時(shí)間；同時(shí)，2周的開(kāi)發(fā)時(shí)間也限制了學(xué)生能獨(dú)立完成的軟件內(nèi)容。因此，課程設(shè)計(jì)的題目很多是“圖書(shū)管理系統(tǒng)”“宿舍管理系統(tǒng)”“貪吃蛇”“俄羅斯方塊”等簡(jiǎn)單開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。這些項(xiàng)目限制了學(xué)生對(duì)開(kāi)發(fā)技術(shù)和開(kāi)發(fā)過(guò)程的思考和理解，造成課程實(shí)踐與理論知識(shí)脫節(jié)。

2 競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目式軟件工程課程教學(xué)改革實(shí)踐

通過(guò)對(duì)我校計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，選修軟件工程課程的學(xué)生中超過(guò)50%以上參與了各種競(jìng)賽項(xiàng)目或創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，而這些項(xiàng)目絕大部分與軟件開(kāi)發(fā)緊密相關(guān)，因此在軟件工程課程教學(xué)中引入競(jìng)賽項(xiàng)目，是解決案例化及項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)問(wèn)題的重要手段。教師可以在軟件工程課程開(kāi)始階段收集學(xué)生參與的競(jìng)賽項(xiàng)目或其他項(xiàng)目題目，并讓學(xué)生用一段話(huà)描述自己的項(xiàng)目意圖和主要內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行針對(duì)性的案例化和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)。

2.1 個(gè)性化的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換

在軟件工程課堂理論教學(xué)中，有很多的一級(jí)知識(shí)點(diǎn)或者二級(jí)知識(shí)點(diǎn)都可以應(yīng)用案例化教學(xué)進(jìn)行闡述，而以往在選擇案例講解知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于案例中知識(shí)點(diǎn)的理解不夠深刻，存在浮于表面的問(wèn)題。通過(guò)收集學(xué)生親身參與的項(xiàng)目題目和內(nèi)容，可以從這些項(xiàng)目中選擇適用于某知識(shí)點(diǎn)的案例，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行該知識(shí)點(diǎn)講解。在上課之前，先請(qǐng)?jiān)擁?xiàng)目的學(xué)生事先預(yù)習(xí)這部分知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，然后結(jié)合自身的理解對(duì)該項(xiàng)目應(yīng)用這個(gè)知識(shí)點(diǎn)與否進(jìn)行考慮，并在班上進(jìn)行講解。最后，教師對(duì)這部分知識(shí)點(diǎn)和這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行講評(píng)，如此便能夠加深學(xué)生對(duì)這類(lèi)知識(shí)點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)。由于學(xué)生親身參與了競(jìng)賽項(xiàng)目，因此同學(xué)之間不存在溝通障礙，知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換方式也更能夠被學(xué)生接受，而且全班60多名學(xué)生往往有不少于15個(gè)項(xiàng)目，也使得軟件工程課程中的案例豐富多彩且易于理解。

以某組學(xué)生的計(jì)算機(jī)大賽題目“馨家”為例，當(dāng)課程講述到用例圖的繪制和User Story轉(zhuǎn)換過(guò)程時(shí)，該組學(xué)生會(huì)結(jié)合他們?cè)凇败凹摇表?xiàng)目中的用例分析來(lái)講述某個(gè)場(chǎng)景的Story，并基于這個(gè)故事畫(huà)出對(duì)應(yīng)的用例圖，然后針對(duì)這個(gè)Story和轉(zhuǎn)換的用例圖進(jìn)行講評(píng)和修改完善。這樣的過(guò)程可以加深學(xué)生對(duì)于從Story中轉(zhuǎn)換用例圖的方法和過(guò)程的理解，也更有代入感。

2.2 針對(duì)性的項(xiàng)目過(guò)程化管理

由于軟件工程課程自身的特點(diǎn)，可把軟件開(kāi)發(fā)的全過(guò)程分解成多個(gè)章節(jié)進(jìn)行講述，而主要的章節(jié)順序也基本是軟件過(guò)程、需求分析與設(shè)計(jì)、軟件質(zhì)量管理、軟件項(xiàng)目管理與配置管理幾個(gè)部分，這樣基本跟軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程保持一致。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，首先講述軟件過(guò)程及軟件項(xiàng)目分組策略，同時(shí)重點(diǎn)介紹敏捷開(kāi)發(fā)和其他一些適用于中小型項(xiàng)目的過(guò)程化管理方法（同時(shí)介紹甘特圖）；然后再對(duì)需求分析與設(shè)計(jì)（結(jié)合UML的相關(guān)圖形化工具）、軟件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、編碼實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)言選擇和編碼風(fēng)格、軟件測(cè)試幾個(gè)部分按順序進(jìn)行軟件工程課堂教學(xué)；最后介紹軟件配置管理和軟件項(xiàng)目管理的相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中結(jié)合自己參與的項(xiàng)目進(jìn)行分析和操作，并根據(jù)每個(gè)階段的內(nèi)容提交相關(guān)文檔，如項(xiàng)目分工甘特圖、項(xiàng)目需求分析說(shuō)明書(shū)、項(xiàng)目UML設(shè)計(jì)圖、部分模塊開(kāi)發(fā)代碼、測(cè)試報(bào)告等。雖然針對(duì)同一個(gè)作業(yè)要求提交的文檔各不相同，加大了教師批改的工作量，但是對(duì)于學(xué)生而言，他們真正在軟件工程課程學(xué)習(xí)中理解了軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程化管理和相關(guān)知識(shí)技術(shù)，并學(xué)會(huì)了在自己的真實(shí)項(xiàng)目中應(yīng)用軟件工程的理論和技術(shù)。隨著課程學(xué)習(xí)結(jié)束，學(xué)生項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的主要工作也隨之完成，學(xué)生對(duì)這樣的教學(xué)方式表示認(rèn)同和獲益匪淺。

2.3 良好的研討式教學(xué)效果

以1.4節(jié)中提到的“阿里云存儲(chǔ)技術(shù)”研討題目為例，在引入競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目式軟件工程課程教學(xué)方法后，選擇進(jìn)行App項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的小組負(fù)責(zé)這個(gè)研討題目。在軟件體系架構(gòu)設(shè)計(jì)階段，教師與該組學(xué)生共同設(shè)計(jì)該項(xiàng)目的體系結(jié)構(gòu)，并分析其可能存在的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容，然后很明確地告訴學(xué)生在該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)時(shí)必須用到阿里云的云存儲(chǔ)。這樣，該組學(xué)生在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)就會(huì)主動(dòng)分析阿里云存儲(chǔ)技術(shù)，決策到底哪種或哪幾種阿里云存儲(chǔ)技術(shù)會(huì)在該項(xiàng)目中被使用，與教師交流后，甚至可以在研討前完成部分云存儲(chǔ)代碼的開(kāi)發(fā)。在進(jìn)行該題目研討時(shí)，該組學(xué)生對(duì)這個(gè)題目的內(nèi)容有了充分體會(huì)和理解，使得整個(gè)研討內(nèi)容詳盡、表述清晰，并且充分達(dá)到了研討式教學(xué)的目的。

2.4 全課程貫通的實(shí)踐教學(xué)

由于在軟件工程的課堂教學(xué)中已經(jīng)讓學(xué)生進(jìn)行分組工作，并且每個(gè)組都有自己切實(shí)可行的軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，因此在課堂教學(xué)過(guò)程中，該軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目各個(gè)階段的開(kāi)發(fā)內(nèi)容和相關(guān)文檔也都得以完成并且以作業(yè)的方式提交，確保了相關(guān)文檔的質(zhì)量。軟件工程課程設(shè)計(jì)作為課堂教學(xué)結(jié)束后的集中實(shí)踐教學(xué)階段，更多地側(cè)重于最后階段的編碼實(shí)現(xiàn)和模塊整合工作以及配套的系統(tǒng)測(cè)試，從而使得課程設(shè)計(jì)不再脫離課堂教學(xué)存在，而真正成為軟件工程課堂教學(xué)的延續(xù)和收尾。軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容不再枯燥無(wú)味，學(xué)生也不再抱怨2周時(shí)間無(wú)法完成一個(gè)有一定規(guī)模的軟件產(chǎn)品，因?yàn)檎麑W(xué)期的時(shí)間都用在了完成這個(gè)軟件產(chǎn)品上。

3 結(jié) 語(yǔ)

將競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目式教學(xué)方法引入軟件工程課程的教學(xué)中，使軟件工程課程不再只有理論，而是看得著、摸得到、有體會(huì)、能接觸的教學(xué)課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)和技術(shù)的同時(shí)，能夠直接與自己參與的項(xiàng)目相結(jié)合；學(xué)習(xí)軟件工程課程的過(guò)程，實(shí)質(zhì)也是自身競(jìng)賽項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)、完善和改進(jìn)過(guò)程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能和實(shí)際動(dòng)手能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，都起到了重要作用。